Аналитические обзоры

Технологии ферментации для производства альтернативных белков продолжают стремительно развиваться. Производители и исследователи постоянно раскрывают еще не реализованный потенциал этой отрасли. Ученые верят, что ферментация способна обеспечить белковыми продуктами весь мир.

Развитие технологий ферментации поможет производителям альтернативных белков создавать продукты, которые являются более здоровыми, считают эксперты Good Food Institute (GFI).
GFI – некоммерческая организация, созданная для поддержки инноваций в области разработки и производства альтернативных белков. По мнению специалистов GFI, индустрия животного белка в настоящее время созрела для кардинальных изменений из-за негативных последствий промышленного сельского хозяйства для окружающей среды, здоровья и благополучия животных.
Согласно отчету Good Food Institute, в 2019 году компании, занимающиеся альтернативными белками, суммарно привлекли инвестиций на сумму 820 млрд долл. За первые семь месяцев 2020 года – еще 1,5 млрд долл., что на 80% больше, чем общий объем инвестиций за весь 2019 год.
Из 1,5 млрд долл. финансирования, привлеченного в первой половине 2020 года, компаниями, занимающимися альтернативными белками, рекордные 435 млн долл. были направлены компаниям, разрабатывающим продукты, использующие технологии ферментации.
Таким образом, компании, применяющие методы ферментации, привлекли в 3,5 раза больше капитала, чем компании по выращиванию мяса во всем мире, на 60% больше средств, чем компании, выпускающие альтернативные белковые продукты на растительной основе, и на 350% больше, чем компании, занимающиеся альтернативными белками на основе клеточных технологий.
Этот факт побудил многих экспертов назвать ферментацию следующей важнейшей ступенью в растущем мировом сегменте альтернативных белков. Метод ферментации позволяет эффективно производить белок, что может значительно сократить глобальный дефицит белка и поможет накормить население всей планеты.
Компании, работающие в области технологий ферментации, как и эксперты Good Food Institute, разделяют на процесс три категории:
- прецизионная ферментация,
- ферментация биомассы,
- традиционная ферментация.

Прецизионная ферментация

Очевидно, что времена, когда технологии брожения были отнесены исключительно к изготовлению пива и йогурта, остались в прошлом. Исследование Good Food Institute показало, что прецизионная ферментация в настоящее время является самой большой категорией в данной области и отвечает за создание функциональных ингредиентов (ароматизаторов, красителей, аминокислот, ферментов и др.), а не целых продуктов. Вот несколько примеров прецизионной ферментации.
Компания Perfect Day, базирующаяся в Эмеривилле, штат Калифорния, производит методом ферментации, используя штаммы грибов Trichoderma, молочные белки, включая казеин и сывороточный белок. В прошлом году компания также выпустила свое собственное мороженое без молока. Эта деятельность этой компании попадает в категорию прецизионной ферментации.
По оценке Good Food Institute, сегодня Perfect Day – наиболее финансируемая компания в области получения альтернативных белков методом ферментации. Из общего объема венчурного капитала (VC) в размере 837 млн долл. вложения в Perfect Day составляют почти половину этого объема, включая крупнейший раунд сбора средств VC в истории ферментационной отрасли – финансирование серии C на сумму 300 млн долл.
Перспективное направление получения молока с помощью ферментации развивают и другие компании. Так, израильский стартап Remilk, который производит альтернативные «молочные» продукты путем микробиологической ферментации, при помощи привлеченных инвестиций в размере 11,3 млн долл. намерен выйти на мировой рынок. В последний раунд инвестиций помимо инвестфондов вошли молочные компании Hochland, Tnuva и Tempo.
Компания использует запатентованную технологию и процессы для воспроизведения белков, идентичных молочным. Для производства «молока» по технологии Remilk нужно 1% земли, 10% воды и 4% ингредиентов по сравнению с аналогичными показателями у традиционных технологий получения молока, заявляют в Remilk.
Другая компания в этой области – производитель растительного «мяса» Impossible Foods.
Компания Impossible Burger определила леггемоглобин из сои как растительный источник ингредиента, имеющего красный цвет и вкус мяса. Но выделение ингредиента из сои – сложный, трудоемкий, затратный процесс. Специалисты Impossible Burger разработали способ синтезирования леггемоглобина с использованием рекомбинантной белковой технологии с помощью ферментации дрожжей.
По мнению экспертов, технологии ферментации могут сыграть определенную роль в процессе изготовления культивированного мяса по мере перехода процессов его производства к коммерческим масштабам.
Одной из главных проблем, стоящих перед производством клеточного мяса, является потребность в будущем, когда отрасль станет коммерческой, в очень больших объемах недорогого сырья для культивирования. В настоящее время питательная среда, используемая для выращивания клеток животных в сегменте культивированного мяса, является дорогостоящей. Снижение этого показателя является ключом к снижению себестоимости производства мяса in vitro. В технологиях ферментации есть много перспективных возможностей спроектировать среды для выращивания клеток, а затем использовать микробную ферментацию для производства больших объемов среды для выращивания культивируемого мяса.

Ферментация биомассы

Получение биомассы также играет большую роль среди технологий ферментации. Микробная биомасса может служить преобладающим ингредиентом пищевого продукта или одним из нескольких основных ингредиентов в смеси. Процесс, который создает эти ингредиенты, основан на быстром темпе роста микроорганизмов, которые могут стать пищевым продуктом, богатым белком. Как отмечают эксперты Good Food Institute, процесс ферментации биомассы может эффективно производить достаточно белка для всего мира.
Компания Quorn, появившаяся на рынке в 1985 году, является старейшим игроком в области ферментационных технологий. Компания использует ферментацию биомассы нитчатых грибов для производства своей альтернативной продукции – гамбургеров без мяса; палочек без рыбы; колбасы, деликатесной продукции, жаркого без мяса; сырных котлет. В то время как данная технология была ультрасовременной почти четыре десятилетия назад, ферментация биомассы прошла долгий путь и теперь становится мейнстримом.
Сегодня JBS, новый бренд Planterra Foods, ферментирует гороховый и рисовый белок, используя мицелий гриба шиитаке для создания своих продуктов.
Стартап Meati из Колорадо выращивает микроскопические грибы путем ферментации культуры в бульоне, чтобы получить продукт, имитирующий цельнорезанное мясо. Мицелий грибов богат белком, минералами, витаминами и клетчаткой. Эксперты Meati считают, что к 2050 году мировой спрос на белок вырастет вдвое, причем большая часть этого роста будет приходиться на страны с низкими доходами.
Компания Marks and Spencer, занимающая долю в 18,5% на рынке растительных продуктов в Великобритании, планирует увеличить этот показатель за счет нового подхода к инновациям.
Компания будет сотрудничать с 3F BIO, биотехнологической фирмой по производству пищевых ингредиентов, которая использует грибы и крупномасштабный процесс ферментации для производства микопротеина. Технология 3F BIO приводит к получению конечного продукта с мясоподобной текстурой, который содержит большое количество белка и клетчатки. 3F BIO планирует в 2022 году построить в Нидерландах крупномасштабное предприятие для производства микопротеина в качестве пищевого ингредиента.
The Protein Brewery, голландская компания, которая производит путем ферментации запатентованных штаммов микроорганизмов белок, имеющий название Фермотеин (Fermotein), получила инвестиции серии А в размере 22 млн евро (25,7 млн долл.). В результате общий объем финансирования в производство на сегодняшний день составляет 30 млн евро (35 млн долл.).
Инвестиции, в частности, пойдут на строительство опытного завода. Новый инвестиционный раунд возглавила компания Novo Holdings, к которой присоединились новые инвесторы Roquette Ventures и Unovis Asset Management.
Белок Фермотеин используется в качестве альтернативы животным белкам. Он применяется при изготовлении заменителей мяса, молочных продуктов, а также макаронных изделий и шоколада. По сообщению The Protein Brewery, аминокислотный состав Фермотеина аналогичен составу обычного мяса.
Еще одно перспективное направление технологий ферментации – производство белковых продуктов, используя в качестве сырья углекислый газ из воздуха.
Например, Solar Foods – стартап в области пищевых технологий, производящий белок с использованием воздуха и электричества, получил новое финансирование в размере 4,3 млн евро (5,1 млн долл.) от Business Finland. Это финансирование поддерживает проект разработки стартапа в размере 8,6 млн евро (10,3 млн долл.) для коммерциализации его нового продукта – белка Solein, «сделанного из разреженного воздуха». Business Finland – финская правительственная организация, поддерживающая инновации, берет на себя общее финансирование Solar Foods в размере 24,8 млн евро (30 млн долл.).
Solar Foods – первая в мире компания, которая производит продукты питания с использованием улавливаемого из воздуха CO2 в непрерывном режиме, включая подготовку конечных продуктов питания. Компания производит совершенно новый вид богатого питательными веществами белка, используя воздух и электричество в качестве основного сырья.
Solein – полноценный белок, содержащий все незаменимые аминокислоты. Компания считает, что он предоставляет «захватывающие возможности для совершенно новых продуктов завтрашнего дня».
Solar Foods планирует запустить производство в конце 2022 года. У Solar Foods есть две важные задачи – сделать Solein продуктом, готовым к рынку, и построить свою демонстрационную фабрику.
Калифорнийская Air Protein, еще один стартап по производству белков с помощью микроорганизмов из углекислого газа, собрал 32 млн долл. в Серии А. Компания готовится к коммерциализации получаемого белка в качестве альтернативного мясному продукту.
Этот раунд инвестиций, возглавляемый ADM Ventures, Barclays и GV (ранее Google Ventures), поможет финансировать инновационную научно-исследовательскую лабораторию, ускорить разработку и коммерциализацию продукта.
Данная технология впервые была изучена НАСА еще в 1960-х годах для преобразования углекислого газа и других компонентов, выдыхаемых астронавтами, в белок.

Производство альтернативных белков с помощью технологий ферментации растет во всем мире, но пока эта отрасль все еще остается позади производства белка из растительного сырья. Продукция белковых продуктов на растительной основе уже доступна потребителям через розничную торговлю и общественное питание. Тем не менее, компании, ориентированные на ферментацию, могут наверстать упущенное. По оценке Good Food Institute, почти половина из 44 существующих сегодня ферментационных компаний была запущена в период с 2019-й по первые семь месяцев 2020 года.
Интерес к этой перспективной области продолжает расти, и если прогноз Good Food Institute о том, что процессы ферментации могут улучшить и снизить производственные затраты для изготовления как растительного, так и для клеточного «мяса», то, вероятно, в области технологий ферментации будет продолжаться рост, поскольку производители и исследователи раскрывают еще не реализованный потенциал этой отрасли.